DE102004051512A1 - Particulate filter for an exhaust system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Partikelfilter (1) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesodnere in einem Kraftfahrzeug, mit einem metallischen Gehäuse (2), in dem wenigstens ein metallischer Filterkörper (5) angeordnet ist. DOLLAR A Um den Filterkörper (5) thermisch isoliert im Gehäuse anzuordnen, wird vorgeschlagen, DOLLAR A - den Filterkörper (5) mittels genau einer axialen Festlageranordnung (6) im oder am Gehäuse (2) axial zu fixieren, DOLLAR A - den Filterkörper (5) axial außerhalb der Festlageranordnung (6) relativ zum Gehäuse (2) axial verstellbar im Gehäuse (2) zu lagern und vom Gehäuse (2) radial beabstandet zu positionieren, DOLLAR A - die Festlageranordnung (6) mit mehreren umfangsmäßig verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Fixierstellen (21) auszustatten, über die das Gehäuse (2) mit dem Filterkörper (5) verbunden ist.The present invention relates to a particulate filter (1) for an exhaust system of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, with a metallic housing (2) in which at least one metallic filter body (5) is arranged. DOLLAR A In order to arrange the filter body (5) thermally insulated in the housing, it is proposed to fix DOLLAR A - the filter body (5) by means of exactly one axial bearing arrangement (6) in or on the housing (2), DOLLAR A - the filter body ( 5) axially relative to the housing (2) to store axially adjustable in the housing (2) and radially spaced from the housing (2) to position DOLLAR A - the fixed bearing assembly (6) with a plurality of circumferentially distributed and spaced from each other to provide arranged fixing points (21) through which the housing (2) with the filter body (5) is connected.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Partikelfilter für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.The The present invention relates to a particulate filter for an exhaust system an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle.
Ein derartiges Partikelfilter dient zum Abreinigen von Partikeln, die im Abgas der Brennkraftmaschine mitgeführt werden. Da es sich, insbesondere bei einem Dieselmotor, hierbei im allgemeinen um Rußpartikel handelt, kann das Partikelfilter auch als Rußfilter bezeichnet werden.One Such particle filter is used for cleaning particles that be carried in the exhaust of the internal combustion engine. As it is, especially at a diesel engine, this is generally soot particles, the Particle filter also as a soot filter be designated.
Üblicherweise besitzt ein derartiges Partikelfilter ein Gehäuse aus Metall, in dem zumindest ein monolithischer Filterkörper angeordnet ist. Des weiteren besitzt ein derartiges Gehäuse einen einlaufseitigen Außentrichter und/oder einen auslaufseitigen Außentrichter, mit denen das Gehäuse an einen Abgasstrang der Abgasanlage angeschlossen werden kann. Aufgrund des Durchströmungswiderstands des Filterkörpers, der im Verlaufe seiner Beladung mit Partikeln außerdem zunimmt, ist es erforderlich, den Filterkörper im Gehäuse axial zu fixieren.Usually has such a particle filter a metal housing, in which at least a monolithic filter body is arranged. Furthermore, such a housing has a inlet side funnel and / or an outlet side outer hopper, with which the casing can be connected to an exhaust system of the exhaust system. Due to the flow resistance the filter body, which also increases in the course of its loading with particles, it is necessary the filter body in the case axially fix.
Bei einem herkömmlichen Partikelfilter besteht der Filterkörper aus einem Keramikmaterial wie z.B. Cordierit. Ein derartiger keramischer Filterkörper ist vergleichsweise spröde und kann bei Scherbeanspruchung und Biegung leicht beschädigt werden. Des weiteren müssen im Betrieb der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs im Abgasstrang auftretende Erschütterungen aufwendig gedämpft werden, um eine Beschädigung des insoweit empfindlichen keramischen Filterkörpers hierdurch zu vermeiden.at a conventional one Particle filter, the filter body consists of a ceramic material such as. Cordierite. Such a ceramic filter body is comparatively brittle and can be easily damaged by shearing and bending. Of others have to during operation of the internal combustion engine or the vehicle in the exhaust system occurring vibrations elaborately steamed be to damage to avoid the so far sensitive ceramic filter body thereby.
Grundsätzlich ist es ebenso möglich, einen metallischen Filterkörper zu verwenden. Die mechanischen Eigenschaften des metallischen Filterkörpers können durch eine geeignete Auswahl der verwendeten Metalle gezielt moduliert werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, dem Filterkörper eine hinreichende Elastizität zu geben, so dass die im üblichen Betrieb der Abgasanlage auftretenden mechanischen Belastungen, wie z.B. Schwingungen und Erschütterungen, vom metallischen Filterkörper ohne weiteres aufgenommen werden können. Die Robustheit des damit ausgestatteten Partikelfilters ist somit entsprechend erhöht. Der metallische Filterkörper kann grundsätzlich einen beliebigen Aufbau besitzen. Beispielsweise kann er aus Metallfasermatten aufgebaut sein. Ebenso kann er aus gesintertem Metall hergestellt sein. Allerdings besitzt ein metallischer Filterkörper einen anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als ein keramischer Filterkörper. Demnach kommt es bei der Erwärmung des metallischen Filterkörpers insbesondere zu einer vergleichsweise großen radialen Ausdehnung des Filterkörpers, was eine elastische Lagerung im Gehäuse erfordert, die mit bekannten herkömmlichen Lagermatten, die zur Lagerung keramischer Filterkörper üblich sind, nicht realisierbar ist. Desweiteren führt eine unmittelbare Abstützung des metallischen Filterkörpers am Gehäuse zu einer direkten Wärmeübertragung vom Filterkörper in das Gehäuse, was zu einer starken Erwärmung des Gehäuses und somit zu einer unerwünschten starken Wärmeabstrahlung vom Gehäuse in die Umgebung des Partikelfilters führen kann.Basically it also possible a metallic filter body to use. The mechanical properties of the metallic filter body can by a targeted selection of the metals used modulated become. In particular, it is thereby possible, the filter body a sufficient elasticity to give that in the usual way Operation of the exhaust system occurring mechanical stresses, such as e.g. Vibrations and vibrations, from the metallic filter body without can be added. The robustness of the particle filter equipped with it is thus increased accordingly. The metallic filter body can basically have any structure. For example, it can be constructed of metal fiber mats be. Likewise, it can be made of sintered metal. Indeed has a metallic filter body a coefficient of thermal expansion other than a ceramic one Filter body. Therefore it comes with the warming up of the metallic filter body in particular to a comparatively large radial extent of Filter body, which requires an elastic mounting in the housing, with known usual Bearing mats which are customary for the storage of ceramic filter bodies, is not feasible. Furthermore, an immediate support of the metallic filter body on the housing to a direct heat transfer from the filter body in the case, causing a strong warming of the housing and thus to an undesirable strong heat radiation from casing can lead into the environment of the particulate filter.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Partikelfilter der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere zum einen durch eine relativ hohe Robustheit bzw. durch eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber mechanischen Belastungen und zum andern durch eine vergleichsweise gute thermische Isolation zwischen Filterkörper und Gehäuse auszeichnet.The present invention employs dealing with the problem, for a particulate filter of the type mentioned an improved or at least one other embodiment particular, on the one hand by a relatively high Robustness or by a reduced sensitivity to mechanical Loads and on the other hand by a comparatively good thermal Isolation between filter body and housing distinguished.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is inventively the subject of the independent Claim solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den metallischen Filterkörper mittels genau einer axialen Festlageranordnung im Gehäuse axial zu fixieren. Die Verwendung einer einzigen axialen Festlageranordnung führt zu einer reduzierten Wärmeübertragung zwischen Filterkörper und Gehäuse. Gleichzeitig können dadurch axiale Verspannungen zwi schen Gehäuse und Filterkörper aufgrund thermischer Ausdehnung reduziert werden.The Invention is based on the general idea, the metallic filter body by means of exactly one axial bearing arrangement in the housing axially to fix. The use of a single axial bearing assembly leads to a reduced heat transfer between filter body and housing. At the same time thereby axial tension between rule housing and filter body due to thermal Expansion be reduced.
Beim erfindungsgemäßen Partikelfilter wird der Filterkörper mittels einer axialen Festlageranordnung am Gehäuse axial fixiert und außerhalb der Festlageranordnung relativ zum Gehäuse axial verstellbar im Gehäuse gelagert. Mit anderen Worten, außerhalb der Festlageranordnung ist der Filterkörper über eine Loslageranordnung am bzw. im Gehäuse gelagert. Auf diese Weise können sich Filterkörper und Gehäuse relativ zueinander bewegen, beispielsweise aufgrund thermischer Ausdehnungseffekte. Obwohl der metallische Filterkörper und das metallische Gehäuse grundsätzlich ähnliche Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen können, ist die relative Beweglichkeit zwischen Gehäuse und Filterkörper, die durch die gewählte Festlager-Loslager-Anordnung realisiert ist, erforderlich, da im Betrieb der Abgasanlage extreme Temperaturunterschiede zwischen Filterkörper und Gehäuse auftreten können. Denn beispielsweise soll eine intensive Wärmeabstrahlung des Gehäuses nach außen in die Umgebung des Abgasstrangs vermieden werden. Hierzu ist beim erfindungsgemäßen Partikelfilter der Filterkörper zumindest außerhalb der Festlageranordnung vom Gehäuse radial beabstandet positioniert. Eine derartige Beabstandung reduziert die direkte Wärmeübertragung zwischen Filterkörper und Gehäuse. Des weiteren ist es grundsätzlich möglich, in diesem Abstand geeignete thermisch isolierende Materialien einzubringen.In the particulate filter according to the invention, the filter body is axially fixed by means of an axial bearing arrangement on the housing and mounted axially adjustable in the housing outside the bearing assembly relative to the housing. In other words, outside the fixed bearing arrangement of the filter body is mounted on a floating bearing assembly on or in the housing. In this way, filter body and housing can move relative to each other, for example due to thermal expansion effects. Although the metallic filter body and the metallic housing may in principle have similar coefficients of thermal expansion, the relative mobility between the housing and the filter body, which is realized by the selected fixed-bearing bearing arrangement is required because during operation of the exhaust system extreme temperature differences between the filter body and housing may occur , For example, should an intense heat radiation of the housing to the outside in the Avoid the environment of the exhaust system. For this purpose, the filter body is positioned radially spaced from the housing at least outside the fixed bearing assembly according to the invention particulate filter. Such a spacing reduces the direct heat transfer between the filter body and the housing. Furthermore, it is basically possible to introduce suitable thermally insulating materials at this distance.
Erfindungsgemäß ist nun die axiale Fixierung des Filterkörpers am Gehäuse mit Hilfe der Festlageranordnung dadurch realisiert, dass die Festlageranordnung mehrere umfangsmäßig verteilt und zueinander beabstandet angeordnete Fixierstellen aufweist, in denen das Gehäuse axial fest mit dem Filterkörper verbunden ist. Durch diese direkte Anbindung des Filterkörpers an das Gehäuse kann eine intensive axiale Abstützung gegenüber vergleichsweise großen Kräften erzielt werden. Gleichzeitig gewährleistet die Anordnung voneinander beabstandeter diskreter Fixierstellen eine Ausdehnung des Filterkörpers relativ zum Gehäuse, ohne dass es dabei zu übermäßigen Spannung oder gar zu einer Beschädigung einer der Fixierstellen und/oder des Filterkörpers bzw. des Gehäuses kommt. Gleichzeitig ist die Möglichkeit zur Wärmeübertragung zwischen Filterkörper und Gehäuse durch die vergleichsweise kleinen diskreten Fixierstellen reduziert.According to the invention is now the axial fixation of the filter body on the housing realized by means of the fixed bearing assembly characterized in that the fixed bearing assembly several circumferentially distributed and having spaced apart arranged fixing points, in which the housing axially fixed to the filter body connected is. Due to this direct connection of the filter body the housing can be an intense axial support across from comparatively large forces be achieved. At the same time guaranteed the arrangement of spaced discrete fixing points an extension of the filter body relative to the housing, without causing excessive tension or even damage one of the fixing points and / or the filter body or the housing comes. At the same time is the possibility for heat transfer between filter body and housing reduced by the comparatively small discrete fixation points.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei welcher der Filterkörper in einem metallischen Hüllrohr angeordnet und daran axial fixiert ist, wobei dann die Festlageranordnung das Hüllrohr und/oder den Filterkörper am Gehäuse axial fixiert. Die Verwendung eines derartigen Hüllrohrs vereinfacht die Handhabung des Filterkörpers. Insbesondere wird es dadurch ermöglicht, das Gehäuse mit dem Hüllrohr zu verschweißen um die gewünschte axiale Fixierung zu erreichen. Eine derartige Verschweißung ist grundsätzlich auch mit dem Filterkörper metallisch möglich, lässt sich jedoch erheblich einfacher mit dem Hüllrohr realisieren.From particular advantage is an embodiment in which the filter body in a metallic cladding tube arranged and axially fixed thereto, in which case the fixed bearing assembly the cladding and / or the filter body on the housing axially fixed. The use of such a cladding tube simplifies handling of the filter body. In particular, this will allow the housing with the cladding tube to weld to the desired Achieve axial fixation. Such a weld is in principle also with the filter body metallic possible, let yourself However, realize much easier with the cladding tube.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or functionally same or similar Refer to components.
Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,
Entsprechend
den
Der
Filterkörper
Außerdem ist
der Filterkörper
Die
Festlageranordnung
Bei
den hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsformen ist der Filterkörper
Auch
mit dem Hüllrohr
Um
den Filterkörper
Anstelle
einer oder mehrerer Lagermatten
Sofern
wie bei der Ausführungsform
gemäß
Die
Stützkissen
Um
das Gehäuse
Die
Innentrichter
Im
Ringspalt
Zweckmäßig ist
der Filterkörper
Bei
den Ausführungsformen
der
Hierdurch
können
sich Gehäuse
Alternativ
kann die Fixierung in den Fixierstellen
Bei
den Ausführungsformen
der
Bei
der in den
Von
besonderem Interesse ist bei dieser Ausführungsform, dass in Umfangsrichtung
gesehen zwischen benachbarten Fixierstellen
Dabei
ist es grundsätzlich
möglich,
die Lagermattenabschnitt
Bei
der Ausführungsform
gemäß den
Bei
der in den
Wie
in
Bei
der in den
Die
in
Alternativ
zu einem umfangsmäßig geschlossen
umlaufenden Stützkissen
Das
Gehäuse
Bei
der Halbschalen-Bauweise können
z.B. vier Fixierstellen
Die
Lagermattenabschnitte
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